RU2234553C1 - Abrasion-resistant cast iron - Google Patents

Abrasion-resistant cast iron Download PDF

Info

Publication number
RU2234553C1
RU2234553C1 RU2003110513/02A RU2003110513A RU2234553C1 RU 2234553 C1 RU2234553 C1 RU 2234553C1 RU 2003110513/02 A RU2003110513/02 A RU 2003110513/02A RU 2003110513 A RU2003110513 A RU 2003110513A RU 2234553 C1 RU2234553 C1 RU 2234553C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
abrasion
iron
wear
resistant cast
Prior art date
Application number
RU2003110513/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003110513A (en
Inventor
Н.Н. Александров (RU)
Н.Н. Александров
А.Д. Андреев (RU)
А.Д. Андреев
В.В. Андреев (RU)
В.В. Андреев
Н.И. Бех (RU)
Н.И. Бех
Н.С. Гущин (RU)
Н.С. Гущин
А.Н. Капилевич (RU)
А.Н. Капилевич
Е.В. Ковалевич (RU)
Е.В. Ковалевич
В.И. Куликов (RU)
В.И. Куликов
В.З. Сомин (RU)
В.З. Сомин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Петрозаводский завод бумагоделательного машиностроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Петрозаводский завод бумагоделательного машиностроения" filed Critical Закрытое акционерное общество "Петрозаводский завод бумагоделательного машиностроения"
Priority to RU2003110513/02A priority Critical patent/RU2234553C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2234553C1 publication Critical patent/RU2234553C1/en
Publication of RU2003110513A publication Critical patent/RU2003110513A/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, casting manufacture.
SUBSTANCE: invention relates to abrasion-resistant cast irons that can be used for making articles for machines and equipment subjected for abrasive and hydroabrasive abrasion. Invention proposes abrasion-resistant cast iron with ball-like graphite comprising the following components, wt.-%: carbon, 3.2-4.0; silicon, 1.4-2.5; manganese, 0.4-1.2; chrome, 7.0-10.0; nickel, 2.5-5.5; boron, 0.2-0.4; vanadium, 0.6-1.0; aluminum, 0.05-0.15; cerium, 0.05-0.20; magnesium, 0.03-0.12; calcium, 0.05-0.20, and iron, the balance. Invention provides enhancement of strength, hardness and resistance under conditions of impact-abrasive wear in retention of high indices of casting properties.
EFFECT: improved, enhanced and valuable properties of cast iron.
1 tbl

Description

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся абразивному и гидроабразивному износу, например, деталей рудо- и углеразмольного оборудования, шламовых насосов, пульпопроводов и т.п.The invention relates to the field of foundry, in particular to wear-resistant cast irons for the production of machine parts and equipment subjected to abrasive and hydroabrasive wear, for example, parts of ore and coal-grinding equipment, slurry pumps, slurry pipelines, etc.

Известен износостойкий чугун, содержащий (мас.%): углерод - 3-3,7, кремний - 0,5-3; марганец - 0,2-1,5; хром - 6,8-15; никель - 4-8; фосфор - до 0,4; сера - до 0,15; железо - остальное (см. патент США №2662011, кл. 75-128, 1953).Known wear-resistant cast iron containing (wt.%): Carbon - 3-3.7, silicon - 0.5-3; Manganese - 0.2-1.5; chrome 6.8-15; nickel - 4-8; phosphorus - up to 0.4; sulfur - up to 0.15; iron - the rest (see US patent No. 2662011, CL 75-128, 1953).

Недостатками этого чугуна являются: большая линейная усадка, высокие значения модуля упругости и коэффициента линейного расширения. В связи с этим в процессе затвердевания и охлаждения в отливках возникают большие остаточные литейные напряжения, которые не позволяют применить этот чугун для изготовления металлических отливок из разнородных материалов, так как при затвердевании износостойкого слоя из известного чугуна из-за высоких термических напряжений возникают трещины, приводящие к разрушению износостойкого слоя и получению некачественных биметаллических отливок.The disadvantages of this cast iron are: large linear shrinkage, high values of elastic modulus and coefficient of linear expansion. In connection with this, in the process of solidification and cooling, large residual casting stresses arise in the castings, which do not allow the use of this cast iron for the manufacture of metal castings from dissimilar materials, since cracks resulting from high thermal stresses during solidification of the wear-resistant layer of known cast iron to the destruction of the wear-resistant layer and obtaining low-quality bimetallic castings.

В качестве наиболее близкого аналога выбран износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий, мас.%: углерод - 3,6-3,8, кремний - 1,6-2,1, марганец - 0,5-0,7, никель - 0,8-1,2, молибден - 0,5-0,6, хром - 0,2-0,4, церий - 0,10-0,16, медь - 0,15-0,30 и железо (а.с. СССР 1560605, МПК С 22 С 37/00, опубл.30.04.1990).As the closest analogue, wear-resistant nodular cast iron was selected, containing, wt.%: Carbon - 3.6-3.8, silicon - 1.6-2.1, manganese - 0.5-0.7, nickel - 0.8-1.2, molybdenum - 0.5-0.6, chromium - 0.2-0.4, cerium - 0.10-0.16, copper - 0.15-0.30 and iron ( AS USSR 1560605, IPC С 22 С 37/00, publ. 04/30/1990).

Однако этот известный чугун с шаровидным графитом в литом состоянии не обеспечивает необходимую стойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания. Требуемые свойства известного чугуна обеспечиваются только после сложной термической обработки (изотермической закалки).However, this well-known cast iron with spherical graphite in the molten state does not provide the necessary resistance in conditions of impact-abrasive wear. The required properties of known cast iron are ensured only after complex heat treatment (isothermal hardening).

Техническим результатом является повышение прочности, твердости и стойкости чугуна по сравнению с известным чугуном в условиях ударно-абразивного изнашивания и сохранение высоких показателей литейных свойств, получение мелкозернистой структуры металлической основы и карбидной фазы при небольшом количестве остаточного аустенита и шаровидного графита.The technical result is to increase the strength, hardness and durability of cast iron compared to known cast iron under conditions of impact-abrasive wear and to maintain high casting properties, to obtain a fine-grained structure of the metal base and carbide phase with a small amount of residual austenite and spherical graphite.

Для достижения технического результата износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, церий и железо, согласно изобретению дополнительно содержит бор, алюминий, магний, кальций и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve a technical result, wear-resistant nodular cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, cerium and iron, according to the invention additionally contains boron, aluminum, magnesium, calcium and vanadium in the following ratio, wt.%:

Углерод 3,2-4,0Carbon 3.2-4.0

Кремний 1,4-2,5Silicon 1.4-2.5

Марганец 0,4-1,2Manganese 0.4-1.2

Хром 7,0-10,0Chrome 7.0-10.0

Никель 2,5-5,5Nickel 2.5-5.5

Бор 0,2-0,4Boron 0.2-0.4

Ванадий 0,6-1,0Vanadium 0.6-1.0

Алюминий 0,05-0,15Aluminum 0.05-0.15

Церий 0,05-0,20Cerium 0.05-0.20

Магний 0,03-0,12Magnesium 0.03-0.12

Кальций 0,05-0,20Calcium 0.05-0.20

Железо ОстальноеIron Else

Предложенный состав чугуна обеспечивает в литом состоянии получение мелкозернистой структуры металлической основы и карбидной фазы при небольшом количестве остаточного аустенита и шаровидного графита. В результате повышается прочность, твердость и стойкость чугуна в условиях ударно-абразивного изнашивания и сохраняются высокие показатели литейных свойств.The proposed composition of cast iron provides in the molten state obtaining a fine-grained structure of the metal base and the carbide phase with a small amount of residual austenite and spherical graphite. As a result, the strength, hardness and durability of cast iron are increased under the conditions of impact-abrasive wear and high casting properties are maintained.

Введение в состав предложенного чугуна бора позволяет увеличить долю карбидной эвтектики тонкого строения. Введение бора менее 0,2% не обеспечивает выделения в достаточном количестве карбидной фазы в виде эвтектики тонкого строения, что снижает твердость чугуна; увеличение содержания бора свыше 0,4% вызывает выделение крупных заэвтектических карбидов, что снижает прочностные характеристики металла.The introduction of boron cast iron into the composition makes it possible to increase the proportion of fine structure carbide eutectic. The introduction of boron of less than 0.2% does not provide a sufficient amount of the carbide phase in the form of a fine-structure eutectic, which reduces the hardness of cast iron; an increase in boron content of more than 0.4% causes the release of large hypereutectic carbides, which reduces the strength characteristics of the metal.

Добавка в состав предложенного чугуна ванадия способствует обеднению аустенита углеродом за счет образования карбидов ванадия, благодаря чему повышается температура мартенситного превращения, часть остаточного аустенита превращается в аустенит, при этом доля остаточного аустенита снижается и соответственно повышается прочность, твердость и износостойкость чугуна.The addition of vanadium to the composition of the proposed cast iron contributes to the depletion of austenite by carbon due to the formation of vanadium carbides, due to which the temperature of martensitic transformation increases, part of the residual austenite turns into austenite, while the fraction of residual austenite decreases and, accordingly, the strength, hardness and wear resistance of cast iron increases.

Введение в состав чугуна ванадия менее 0,6% не обеспечивает выделения достаточного количества карбидов ванадия, не изменяет долю остаточного аустенита, в результате чего не повышается твердость чугуна. Увеличение количества ванадия свыше 1% препятствует образованию свободного углерода в виде шаровидных включений графита и повышает склонность чугуна к трещинообразованию.The introduction of vanadium in the composition of cast iron less than 0.6% does not provide the allocation of a sufficient amount of vanadium carbides, does not change the fraction of residual austenite, as a result of which the hardness of cast iron does not increase. An increase in the amount of vanadium over 1% prevents the formation of free carbon in the form of spherical inclusions of graphite and increases the tendency of cast iron to crack formation.

Выплавка износостойкого чугуна предложенного состава осуществляется следующим образом.Smelting of wear-resistant cast iron of the proposed composition is as follows.

Плавку чугуна проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, хром и ванадий вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1450-1500°С на зеркало расплава вводят кремний и марганец в виде 75%-ного ферросилиция и 60%-ного ферромарганца. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе сфероидизирующей присадки, а также церий и бор в виде ферроцерия и ферробора вводят на дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи.Cast iron is melted in induction or electric arc furnaces using standard charge materials. Alloying elements - nickel, chromium and vanadium are introduced into the metal plant. After the charge is melted and the cast iron is overheated to 1450-1500 ° С, silicon and manganese are introduced into the melt mirror in the form of 75% ferrosilicon and 60% ferromanganese. Then aluminum and calcium are added (in the form of 20% silicocalcium). Magnesium in the composition of the spheroidizing additive, as well as cerium and boron in the form of ferrocerium and ferroboron, are introduced to the bottom of the casting ladle before the liquid metal is discharged from the furnace.

Химический состав, структура, механические свойства и относительная износостойкость предложенного чугуна приведены в таблице.The chemical composition, structure, mechanical properties and relative wear resistance of the proposed cast iron are shown in the table.

Из данных таблицы видно, что предлагаемый чугун, за счет более высокой прочности (850-1050 МПа) и твердости (60-63 HRC), а также за счет меньшего количества остаточного аустенита (10-15%) имеет более высокую износостойкость, чем прототип.The table shows that the proposed cast iron, due to its higher strength (850-1050 MPa) and hardness (60-63 HRC), as well as due to less residual austenite (10-15%) has higher wear resistance than the prototype .

Временное сопротивление чугуна при изгибе (σизг) определяли на цилиндрических образцах (⌀25×200 мм), отлитых в кварцевые трубки, заформованные в песчано-глинистой смеси.Temporary iron flexural resistance (σ mfd) were determined on cylindrical specimens (⌀25 × 200 mm) cast in quartz tubes, molded into sand-clay mixture.

Износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания определяли по потере массы образцов после проведения 12 циклов испытания длительностью 25 мин каждый. Испытания на ударно-абразивный износ проводили на лабораторной планетарной мельнице конструкции ЦНИИТМАШ. В качестве абразива использовали кварцевый песок определенной зернистости. За эталон принимали износ образцов, изготовленных из стали 20.Wear resistance under conditions of impact-abrasive wear was determined by the weight loss of the samples after 12 test cycles lasting 25 minutes each. Impact-abrasive wear tests were carried out at the laboratory planetary mill of the TsNIITMASH design. As an abrasive, quartz sand of a certain grain size was used. The standard was taken to wear samples made of steel 20.

По сравнению с прототипом чугун предложенного состава обладает низкой склонностью к трещинообразованию и может быть использован для изготовления как монометаллических, так и биметаллических износостойких деталей.Compared with the prototype, cast iron of the proposed composition has a low tendency to crack formation and can be used for the manufacture of both monometallic and bimetallic wear-resistant parts.

Применение предлагаемого износостойкого чугуна для отливок, например, бандажей и мелющих элементов среднеходных углеразмольных мельниц позволяет исключить брак литья по горячим трещинам и существенно (на 50-80%) увеличить срок службы деталей в эксплуатации в условиях ударно-абразивного изнашивания.The use of the proposed wear-resistant cast iron for castings, for example, bandages and grinding elements of medium-speed coal-grinding mills, eliminates casting defects by hot cracks and significantly (by 50-80%) increases the service life of parts in operation under shock-abrasive wear.

Результаты даны в таблице.The results are given in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, церий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор, алюминий, магний, кальций и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Wear-resistant nodular cast iron, containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, cerium and iron, characterized in that it additionally contains boron, aluminum, magnesium, calcium and vanadium in the following ratio, wt.%: Углерод 3,2 - 4,0Carbon 3.2 - 4.0 Кремний 1,4 - 2,5Silicon 1.4 - 2.5 Марганец 0,4 - 1,2Manganese 0.4 - 1.2 Хром 7,0 - 10,0Chrome 7.0 - 10.0 Никель 2,5 - 5,5Nickel 2.5 - 5.5 Бор 0,2 - 0,4Boron 0.2 - 0.4 Ванадий 0,6 - 1,0Vanadium 0.6 - 1.0 Алюминий 0,05 - 0,15Aluminum 0.05 - 0.15 Церий 0,05 - 0,20Cerium 0.05 - 0.20 Магний 0,03 - 0,12Magnesium 0.03 - 0.12 Кальций 0,05 - 0,20Calcium 0.05 - 0.20 Железо ОстальноеIron Else
RU2003110513/02A 2003-04-14 2003-04-14 Abrasion-resistant cast iron RU2234553C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003110513/02A RU2234553C1 (en) 2003-04-14 2003-04-14 Abrasion-resistant cast iron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003110513/02A RU2234553C1 (en) 2003-04-14 2003-04-14 Abrasion-resistant cast iron

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2234553C1 true RU2234553C1 (en) 2004-08-20
RU2003110513A RU2003110513A (en) 2004-12-27

Family

ID=33414294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003110513/02A RU2234553C1 (en) 2003-04-14 2003-04-14 Abrasion-resistant cast iron

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2234553C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445389C1 (en) * 2010-12-17 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Wear-resistant cast iron
RU2445388C1 (en) * 2010-12-17 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Wear-resistant cast iron
RU2451099C1 (en) * 2011-06-06 2012-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") Wear-resistant cast iron
RU2462527C1 (en) * 2011-09-30 2012-09-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2556176C1 (en) * 2014-05-05 2015-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of production of nickel-rare-earth metal foundry alloy
CN104831157A (en) * 2015-05-22 2015-08-12 安徽省宁国市宁沪钢球有限公司 Abrasion-resistant high-chromium cast ball and preparation process thereof
RU2562554C1 (en) * 2014-05-08 2015-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Алтайский сталелитейный завод" Cast iron

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445389C1 (en) * 2010-12-17 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Wear-resistant cast iron
RU2445388C1 (en) * 2010-12-17 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Wear-resistant cast iron
RU2451099C1 (en) * 2011-06-06 2012-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") Wear-resistant cast iron
RU2462527C1 (en) * 2011-09-30 2012-09-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2556176C1 (en) * 2014-05-05 2015-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of production of nickel-rare-earth metal foundry alloy
RU2562554C1 (en) * 2014-05-08 2015-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Алтайский сталелитейный завод" Cast iron
CN104831157A (en) * 2015-05-22 2015-08-12 安徽省宁国市宁沪钢球有限公司 Abrasion-resistant high-chromium cast ball and preparation process thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2419666C1 (en) Wear resistant iron
Kopyciński et al. Analysis of the structure and abrasive wear resistance of white cast iron with precipitates of carbides
RU2384641C1 (en) Wear resistant cast iron
Mourad et al. Effects of molybdenum addition on the microstructure and mechanical properties of ni-hard white cast iron
CN103484777B (en) Austenitic manganese steel and preparation method of same
RU2234553C1 (en) Abrasion-resistant cast iron
RU2401316C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2318903C1 (en) Vermicular graphite-containing cast iron
JP2001220640A (en) Spheroidal graphite cast iron, producing method therefor and crank shaft composed of the same spheroidal graphite cast iron
RU2445389C1 (en) Wear-resistant cast iron
Gumienny et al. Copper in ausferritic compacted graphite iron
RU2109837C1 (en) Alloy based on iron-carbon system for casting of wear-resistance articles and method of alloy production
Gupta et al. Preparation effect of mould systems on microstructure and mechanical properties of spheroidised graphite iron
CN112126845A (en) QT500-14 solid solution strengthening ferrite ductile iron for automobile steering gear shell and production method thereof
Lubyanoi et al. Application of alloyed cast iron to increase the durability of products of the mining and metallurgical industry
RU2602587C1 (en) Austenitic spheroidal graphite cast iron
RU2765474C1 (en) Method for producing wear-resistant high-strength castings from iron
RU2627316C1 (en) Wear-resistant cast iron with spherical graphite
RU2037551C1 (en) Pig iron
RU2147044C1 (en) Cast hard alloy
Mnati et al. PRODUCTION OF DUCTILE CAST IRON BY RECYCLING GRAY CAST IRON SCRAP WITH ADDING VARIOUS LOCAL MATERIALS
CN106467949A (en) A kind of mine blocking plate and its processing technique
SU1435648A1 (en) High-strength cast iron
SU1763506A1 (en) Wear-resistant cast iron
SU1656005A1 (en) Cast iron

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080415